6.2.4. Шпильки (болты, винты) верхней крышки цилиндров

Из чертежа следует установить размеры и количество шпилек (болтов, винтов) для крепления верхней крышки цилиндров. Для обеспечения полной герметичности компрессора следует располагать соседние крепежные детали на расстоянии не более

(4 ... 5) диаметров этой детали (болта, шпильки, винта).

f_кр поверхность крышки, подвергаемая действию давления р_гидр, м ,

f_кр =b(l - 2δ) (рис. 48)

т коэффициент, зависящий от упругих свойств прокладки,

m = 0,75 - резиновая, паранитовая; m = 0,35 - медная, алюминиевая;

i количество шпилек (болтов, винтов);

d_p^вн внутренний диаметр резьбы шпильки (болта, винта), м².

[σ]_р =100 МПа - для стали допустимое напряжение на растяжение

Сила, растягивающая шпильки (болты, винты)

Нагрузка на все шпильки (болты, винты) с учетом необходимой затяжки прокладки

Сила, действующая на одну шпильку (болт, винт)

Напряжения разрыва

6.3. Расчет на прочность подвижных деталей

6.3.1. Поршень

Поршень воспринимает нагрузку от:

• давления пара;

• сил инерции;

• сил трения.

Температурные напряжения, возникающие во время работы, в расчете не учитывается.

На рис.49-50 схематично показаны поршни непрямоточного и прямоточного компрессоров. Расчету на прочность подлежат днище, стенка и бобышка поршня. Кроме того, необходимым является проверка величины удельного давления поршня на стенку цилиндра.

D диаметр цилиндра, м;

δ_п толщина стенки поршня, м;

δ толщина днища поршня, м;

R_cp средний радиус опорной поверхности днища поршня

tg β тах численно равен значению λ =S/2L;

d_c диаметр отверстий в седле всасывающего клапана (только для прямоточного

компрессора), м

n число отверстий в расчетном сечении седла всасывающего клапана

(только для прямоточного компрессора);

f_n проекция опорной поверхности поршневого пальца (рис.52), м² f_n = 2d^н_n· f

f’ проекция опорной поверхности поршня на стенку цилиндра, м²

(учитывается только крейцкопфная часть) f ' = DH_кр

f_ст площадь опасного сечения стенки, (заштрихованные части на рис.49в,г и 50),

определяется из чертежа, м²;

т_n масса поршня, включая массу поршневых колец и пальца (для прямоточных

компрессоров учитывается также масса всасывающего клапана), кг

[σ]_из = 100...120 МПа - для стали; [σ]_из = 40 МПа - для алюминиевого сплава

допустимое напряжение на изгиб;

[σ]_сж = l00 МПа - для стали; [σ]_сж = 30 МПа - для алюминиевого сплава

допустимое напряжение при сжатии;

[q]_n = 8 МПа -допустимое давление пальца;

[q] = 0,25 МПа - алюминий по чугуну; [q]=0,15 МПа - сталь по чугуну допустимое

значение удельного давления при трении.

Днище поршня (рис.49а) рассчитывают на изгиб от действия сил давления пара. Днище рассматривают как круглую плиту с опорным сечением по окруж­ности R_cp. Максимальные напряжения возникают в центре плиты от силы

Полагая днище непрямоточного компрес­сора плоским, определяем момент сопротивления изгибу

В прямоточных компрессорах (поршень проходной) днищем является группа всасывающего клапана.

Деформацию изгиба испытывает седло клапана. Расчетным следует принять сечение,

ослабленное отверстиями для прохода пара.

Момент сопротивления определяют как

Напряжение изгиба

Поверочный расчет толщины стенки поршня, работающей на сжатие, производят по наиболее ослабленному сечению. Такими сечениями являются:

• для проходного поршня (прямоточный компрессор) - сечение, проходящее по окнам для прохода пара (рис.50);

• для непроходного поршня (непрямоточный компрессор) - по канавке маслосъемного кольца (рис.49в,г).

Для вывода масла радиальные отверстия в канавке выполняют в виде набора сверленных отверстий (рис.49в) или набора фрезерованных отверстий (рис.49г).

Напряжение сжатия определяют как

Смятие бобышек поршня происходит от действия силы Р, передаваемой через поршневой палец. Определению подлежит величина удельного давления q_n пальца на бобышку

Боковое давление на стенку цилиндра от силы Р (рис.51)

Для У- и УУ- образных компрессоров расчет веса поршня производится для цилиндра, имеющего наибольший угол наклона к вертикали

Рис.51. К определению удельного давления на стенку цилиндра

Для вертикальных компрессоров G’_n=0, для горизонтальных G’_n=G_n.

Удельное давление на стенку цилиндра